在极地探险、冰雪运动以及军事行动中，极端低温环境对材料的智能化和稳定性提出了严峻挑战。雪崩导致的伤亡主要源于物理创伤、窒息和低温症，现有救援方案强调实时生理监测与外部加热的协同使用。然而，传统柔性低温传感器的设计尚未充分适配雪崩救援场景，且同时实现红外隐身与传感功能仍面临巨大困难。此外，传统低温材料如泡沫和水凝胶存在舒适性差、易滋生细菌、与纺织品兼容性不佳等问题。

受北极熊毛发的隔热机制和臭菘（Symplocarpus foetidus）的融雪自热特性启发，西南大学陈磊副教授团队设计了一种具有多层结构的柔性自供电压力传感器（TCMLW）。通过将碳纳米管（CNTs）/MXene导电层和液态金属（LM）电热层分别嵌入羟丙基甲基纤维素（HPMC）掺杂的水性聚氨酯（WPU）薄膜的两侧，并结合静电纺丝和冷冻干燥技术，成功构建了集压力传感、自供电、电热调控、红外伪装和非接触传感于一体的多功能柔性传感器。相关研究成果以“Multilayered flexible self-powered pressure sensor for enhanced avalanche victim survival and polar military camouflage”为题发表于《Nano Energy》期刊。

图1 : TCMLW制备流程与截面图

TCMLW展现出卓越的多功能特性。在电热性能方面，当LM含量优化为300 mg/mL时，传感器在1 V低电压下可在52 s内达到184 °C的饱和温度，并实现梯度冷却和循环稳定性。TPU/PMMA疏水层的水接触角达到141.9°，具有自清洁和防冰能力，可在1 V电压下181 s内融化冰层。

在压力传感性能方面，TCMLW在4-5 kPa和10-15 kPa压力区间内分别实现了31.22 kPa⁻¹和19.16 kPa⁻¹的高灵敏度，响应时间仅为130 ms（压缩）和118 ms（恢复），并能检测低至0.001 Pa的微弱压力。即使在-23 °C环境下或经-78 °C冷冻后，传感器仍能稳定监测手指弯曲、手腕运动、吞咽和呼吸等生理信号。

图2 : TCMLW的电热、疏水与融冰性能

图3 : TCMLW的压力传感性能

图4 : TCMLW的低温与冷冻后传感性能

基于摩擦纳米发电机原理，TCMLW实现了自供电功能。其开路电压达到130 V，短路电流为6 μA，最大功率密度为259 mW/m²，并在1800次接触分离循环后保持稳定。该传感器还表现出48 dB的电磁干扰屏蔽效能和0.32的超低红外发射率，有效实现红外隐身。结合机器学习，TCMLW可准确识别摩斯电码字母，识别准确率达100%。此外，传感器还实现了0-10 cm范围内的非接触传感，可探测金属直升机模型的运动轨迹。该仿生设计克服了极端环境下生理监测与热管理协同调控的难题，为极地救援和军事伪装提供了一种多功能集成的智能解决方案。

图5 : TCMLW的自供电性能

图6 : TCMLW的红外隐身性能与摩斯电码传递效果

图7 : TCMLW的非接触传感性能

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2026.111927